KR20190140344A - Light-scatering type particle sensor - Google Patents

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KR20190140344A
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박상익
김도훈
황현철
이명용
김동주
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주식회사삼영에스앤씨
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Abstract

A light scattering dust particle sensor includes a light scattering area, a light emitting part for providing emission light to the light scattering area, a light receiving part for detecting scattered light generated in the light scattering area, and an emission light limiting part disposed between the light emitting part and the light scattering area. The emitted light includes an ambient area light and a central area light having a more uniform intensity than ambient area light. The emission light limiting part blocks a portion of the emission light, wherein the portion of the emission light includes the ambient area light. The precision and reliability of the dust particle sensor can be improved.

Description

광 산란형 먼지 센서{LIGHT-SCATERING TYPE PARTICLE SENSOR}Light Scattering Dust Sensor {LIGHT-SCATERING TYPE PARTICLE SENSOR}

본 발명은 광 산란형 먼지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a light scattering dust sensor.

먼지는 인체에 큰 영향을 미치는 물질이다. 먼지는 취약집단의 질병발생률과 사망률을 높이는 등 인체에 해로운 영향을 미칠 가능성이 높다. 먼지에 대한 위험에 대응하기 위해, 고성능을 갖는 먼지 센서에 대한 요구가 커지고 있다. Dust is a substance that greatly affects the human body. Dust is likely to have a detrimental effect on the human body, increasing the incidence and mortality of vulnerable groups. In order to cope with the danger to dust, there is a growing demand for dust sensors with high performance.

일반적으로 광 산란 방식을 이용하는 먼지 센서는 먼지에 의해 산란된 산란광을 검출하여 먼지의 양을 측정한다. 저가의 광 산란형 먼지 센서는 광원으로 주로 LED를 사용한다. LED는 광의 중심에서 일정 거리만큼 멀어지면 광 세기의 정도 및 균일도가 작아질 수 있다. 이에 따라, 먼지 입자들이 LED로부터 방출되는 광의 어느 부분에 노출되는지에 따라, 먼지 입자들로부터 생성되는 산란광들의 세기가 달라질 수 있다.In general, a dust sensor using a light scattering method detects scattered light scattered by the dust and measures the amount of dust. Inexpensive light scattering dust sensors mainly use LEDs as light sources. When the LED is far from the center of the light by a certain distance, the degree and uniformity of the light intensity may be reduced. Accordingly, depending on which part of the light particles are emitted from the LED, the intensity of the scattered light generated from the dust particles may vary.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 정밀도 및 신뢰도가 개선된 먼지 센서를 제공하는 것에 있다. One object of the present invention is to provide a dust sensor with improved precision and reliability.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다. However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above disclosure.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 광 산란형 먼지 센서는 광 산란 영역;Light scattering dust sensor according to an exemplary embodiment of the present invention for solving the above problems is a light scattering area;

상기 광 산란 영역에 방출광을 제공하는 발광부;A light emitting part providing emission light to the light scattering area;

상기 광 산란 영역에서 생성된 산란광을 감지하는 수광부; 및A light receiving unit configured to detect scattered light generated in the light scattering area; And

상기 발광부와 상기 광 산란 영역 사이에 배치된 방출광 제한부를 포함하되,An emission light limiting part disposed between the light emitting part and the light scattering area,

상기 방출광은:The emitted light is:

주변 영역 광; 및Ambient area light; And

상기 주변 영역 광보다 균일한 세기를 갖는 중심 영역 광을 포함하고,A central region light having a more uniform intensity than the peripheral region light,

상기 방출광 제한부는 상기 방출광의 일부를 차단하며,The emission light limiting part blocks the emission light,

상기 방출광의 상기 일부는 상기 주변 영역 광을 포함할 수 있다.The portion of the emission light may include the peripheral area light.

예시적인 실시예들에서, 상기 방출광 제한부는 슬릿 또는 어퍼쳐를 포함할 수 있다.In example embodiments, the emission light limiting part may include a slit or aperture.

예시적인 실시예들에서, 상기 슬릿 또는 상기 어퍼쳐는 상기 중심 영역 광의 폭 이하의 크기를 가질 수 있다. In example embodiments, the slit or aperture may have a size less than or equal to the width of the center region light.

예시적인 실시예들에서, 상기 발광부는 LED를 포함할 수 있다.In example embodiments, the light emitting unit may include an LED.

예시적인 실시예들에서, 상기 중심 영역 광의 상기 폭은 LED의 하프 앵글(half angle)에 의해 결정되는 광의 폭 이하일 수 있다.In example embodiments, the width of the center region light may be equal to or less than the width of the light determined by the half angle of the LED.

예시적인 실시예들에서, 상기 수광부와 상기 광 산란 영역 사이에 배치되는 산란광 제한부를 더 포함하되, 상기 산란광 제한부는 상기 산란광의 일부를 차단하고, 상기 수광부는 상기 산란광의 다른 일부를 감지할 수 있다.In example embodiments, the light emitting unit may further include a scattering light limiting unit disposed between the light scattering area, wherein the scattering light limiting unit blocks a part of the scattered light, and the light receiving unit may sense another part of the scattered light. .

예시적인 실시예들에서, 상기 산란광 제한부는 상기 광 산란 영역에서 상기 수광부를 향하는 방향을 따라 배열된 복수의 홀 구조체들을 포함하되, 상기 복수의 홀 구조체들은 각각 서로 다른 크기들을 갖는 복수의 홀들을 포함할 수 있다.In example embodiments, the scattered light limiting part includes a plurality of hole structures arranged along a direction from the light scattering area toward the light receiving part, wherein the plurality of hole structures each include a plurality of holes having different sizes. can do.

예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 홀들 중, 상기 수광부에 인접한 홀은 상기 산란 영역에 인접한 홀보다 작을 수 있다.In example embodiments, a hole adjacent to the light receiving part of the plurality of holes may be smaller than a hole adjacent to the scattering area.

예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 홀들은 세 개의 홀들일 수 있다.In example embodiments, the plurality of holes may be three holes.

예시적인 실시예들에서, 상기 산란광 제한부와 상기 광 산란 영역 사이에 제공되는 산란광 포커싱 렌즈를 더 포함하되, 상기 산란광 포커싱 렌즈는 상기 산란광을 집광하여, 상기 수광부에 제공할 수 있다.In example embodiments, the scattered light focusing lens may further include a scattered light focusing lens provided between the scattered light limiting unit and the light scattering area, and the scattered light focusing lens may collect the scattered light and provide the light to the light receiving unit.

예시적인 실시예들에서, 열을 생성하여, 먼지 입자들을 유동시키는 가열부를 더 포함할 수 있다.In example embodiments, the heating unit may further include a heating unit configured to generate heat to flow the dust particles.

본 발명의 개념에 따르면, 산란광이 발생하는 영역이 제한되어, 먼지 센서의 정밀도가 개선될 수 있다.According to the concept of the present invention, the area where scattered light is generated is limited, so that the accuracy of the dust sensor can be improved.

본 발명의 개념에 따르면, 수광 영역이 제한되어, 먼지 센서의 정밀도가 개선될 수 있다.According to the concept of the present invention, the light receiving area is limited, so that the precision of the dust sensor can be improved.

다만, 본 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the effects of the present invention are not limited to the above disclosure.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 먼지 센서의 단면도이다.
도 2는 방출광 제한부를 포함하지 않는 먼지 센서의 구동 태양을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1의 먼지 센서의 구동 태양을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 먼지 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 먼지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a dust sensor in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view for explaining a driving aspect of the dust sensor not including the emission light limiting portion.
3 is a cross-sectional view for explaining a driving aspect of the dust sensor of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view of a dust sensor in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a dust sensor in accordance with exemplary embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. Meanwhile, the embodiments described below are merely exemplary, and various modifications are possible from these embodiments.

이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, what is described as "upper" or "upper" may include not only directly over and in contact but also overlying.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 “부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the term "unit" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 먼지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a dust sensor in accordance with exemplary embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 하우징(100), 발광부(200), 방출광 제한부(210), 수광부(300), 포커싱 렌즈(310), 및 가열부(400)를 포함하는 광 산란형 먼지 센서(10)가 제공될 수 있다. 하우징(100)은 그 내부에 발광부(200), 방출광 제한부(210), 수광부(300), 및 가열부(400)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 하우징(100)의 형상은 예시적으로 도시된 것이므로, 한정적으로 해석되어서는 안된다. 즉, 다른 예시적인 실시예들에서 하우징(100)은 도 1에 도시된 것과 다른 형상을 가질 수 있다. 하우징(100)은 불투명한 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 불투명한 플라스틱을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 하우징(100)은 수광부(300)를 둘러싸는 금속 덮개(미도시)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a light scattering type dust sensor including a housing 100, a light emitting unit 200, an emission light limiting unit 210, a light receiving unit 300, a focusing lens 310, and a heating unit 400. 10 may be provided. The housing 100 may have a shape surrounding the light emitting unit 200, the emission light limiting unit 210, the light receiving unit 300, and the heating unit 400 therein. Since the shape of the housing 100 is shown as an example, it should not be interpreted limitedly. That is, in other exemplary embodiments the housing 100 may have a different shape than that shown in FIG. 1. The housing 100 may have an opaque material. For example, the housing 100 may comprise opaque plastic. In example embodiments, the housing 100 may further include a metal cover (not shown) surrounding the light receiver 300.

하우징(100) 내부에 광 산란 영역(SR)이 제공될 수 있다. 광 산란 영역(SR)은 발광부(200)와 수광부(300) 사이에 배치될 수 있다. 광 산란 영역(SR)은 먼지 입자들(미도시)에 의해 산란광(미도시)이 생성되는 영역일 수 있다. The light scattering area SR may be provided inside the housing 100. The light scattering region SR may be disposed between the light emitting unit 200 and the light receiving unit 300. The light scattering region SR may be a region in which scattered light is generated by dust particles (not shown).

발광부(200)는 광 산란 영역(SR)에 방출광(미도시)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 발광부(200)는 LED를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방출광은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다.The light emitter 200 may provide emission light (not shown) to the light scattering region SR. For example, the light emitter 200 may include an LED. For example, the emitted light can be infrared light, visible light, or ultraviolet light.

발광부(200)와 광 산란 영역(SR) 사이에 방출광 제한부(210)가 제공될 수 있다. 방출광 제한부(210)는 방출광의 일부를 차단하고, 방출광의 다른 일부를 통과시킬 수 있다. 이때, 방출광의 일부는 방출광의 크기에 대한 것일 수 있다. 이에 따라, 방출광은 광 산란 영역(SR)의 일부에 제공될 수 있다. 예를 들어, 방출광 제한부(210)는 방출광의 폭보다 작은 크기를 갖는 슬릿(slit)을 포함하는 슬릿 구조체를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 방출광 제한부(210)는 방출광의 폭보다 작은 크기를 갖는 어퍼쳐(aperture)를 포함하는 어퍼쳐 구조체를 포함할 수 있다.The emission light limiting unit 210 may be provided between the light emitting unit 200 and the light scattering region SR. The emission light limiting unit 210 may block a part of the emission light and pass another part of the emission light. At this time, a part of the emission light may be for the size of the emission light. Accordingly, the emitted light may be provided to a part of the light scattering region SR. For example, the emission light limiting unit 210 may include a slit structure including a slit having a size smaller than the width of the emission light. In another example, the emission light limiting unit 210 may include an aperture structure including an aperture having a size smaller than the width of the emission light.

수광부(300)는 광 산란 영역(SR)을 중심으로 발광부(200)의 반대편에 제공될 수 있다. 수광부(300)는 광 산란 영역(SR)에서 생성된 산란광의 세기를 측정할 수 있다. 수광부(300)는 방출광의 광 경로로부터 이격될 수 있다. 이에 따라, 수광부(300)는 방출광을 측정하지 못 할 수 있다. 즉, 방출광은 수광부(300)에 도달하지 않을 수 있다. 수광부(300)는 산란광의 세기에 대한 신호를 생성하여 제어부(미도시)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 수광부(300)는 포토 트랜지스터(photo TR), 포토 다이오드(PD, photodiode), 포토 아이씨(photo IC), 또는 CMOS 이미지 센서(CIS)를 포함할 수 있다. The light receiver 300 may be provided on the opposite side of the light emitter 200 with respect to the light scattering region SR. The light receiver 300 may measure the intensity of scattered light generated in the light scattering region SR. The light receiver 300 may be spaced apart from the optical path of the emitted light. Accordingly, the light receiver 300 may not measure the emitted light. That is, the emitted light may not reach the light receiver 300. The light receiver 300 may generate a signal regarding the intensity of scattered light and provide the signal to a controller (not shown). For example, the light receiver 300 may include a photo transistor (TR), a photodiode (PD), a photo IC, or a CMOS image sensor CIS.

제어부는 수광부(300)로부터 수신한 산란광의 세기에 대한 신호에 기초하여, 먼지 입자들의 크기에 따른 먼지 입자들의 양에 대한 데이터를 생성할 수 있다. The controller may generate data on the amount of dust particles according to the size of the dust particles based on the signal of the intensity of the scattered light received from the light receiver 300.

수광부(300)와 광 산란 영역(SR) 사이에 산란광 포커싱 렌즈(310)가 제공될 수 있다. 산란광포커싱 렌즈(310)는 산란광을 집광하여, 수광부(300)에 제공할 수 있다. 산란광 포커싱 렌즈(310)는 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈일 수 있다. Scattered light focusing lens 310 may be provided between the light receiver 300 and the light scattering region SR. The scattered light focusing lens 310 may collect scattered light and provide the scattered light to the light receiving unit 300. The scattered light focusing lens 310 may be a spherical lens or an aspheric lens.

가열부(400)는 공기를 가열하여, 먼지를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 가열부(400)는 전기 저항 소자를 포함할 수 있다. The heating unit 400 may heat the air to move the dust. For example, the heating unit 400 may include an electric resistance element.

도 2는 방출광 제한부를 포함하지 않는 먼지 센서의 구동 태양을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.2 is a cross-sectional view for explaining a driving aspect of the dust sensor not including the emission light limiting portion. For brevity of description, substantially the same content as described with reference to FIG. 1 may not be described.

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 것과 달리, 광 산란형 먼지 센서(1000)는 방출광 제한부(도 1의 210)를 포함하지 않을 수 있다. Referring to FIG. 2, unlike the example illustrated in FIG. 1, the light scattering dust sensor 1000 may not include the emission light limiting unit 210 of FIG. 1.

발광부(200)는 광 산란 영역(SR)을 향해 방출광(EL)을 방출할 수 있다. 방출광(EL)의 폭은 발광부(200)로부터 멀어질수록 커질 수 있다. 방출광(EL)은 방출광(EL)의 광축에 인접한 중심 영역 광 및 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역 광을 포함할 수 있다. 중심 영역 광은 주변 영역 광과 비교하여 상대적으로 강하고 균일한 세기를 가질 수 있다. 즉, 주변 영역 광의 세기는 중심 영역 광에 비해 상대적으로 약하고 비균일할 수 있다. The light emitter 200 may emit the emission light EL toward the light scattering region SR. The width of the emission light EL may increase as the distance from the light emitting part 200 increases. The emission light EL may include a center region light adjacent to the optical axis of the emission light EL and a peripheral region light surrounding the center region. The central region light may have a relatively strong and uniform intensity compared to the peripheral region light. That is, the intensity of the peripheral area light may be relatively weak and nonuniform compared to the center area light.

광 산란 영역(SR) 내에 먼지 입자들(미도시)이 제공될 수 있다. 먼지 입자들은 실질적으로 광 산란 영역(SR) 내에 균일하게 분포될 수 있다. 광 산란 영역(SR) 내에 제1 서브 광 산란 영역(SSR1), 제2 서브 광 산란 영역(SSR2), 및 제3 서브 광 산란 영역(SSR3)이 제공될 수 있다. 제1 서브 광 산란 영역(SSR1)은 가열부(400)에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 서브 광 산란 영역(SSR3)은 제1 서브 광 산란 영역(SSR1)보다 가열부(400)로부터 멀리 배치될 수 있다. 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3)은 주변 영역 광의 경로에 배치될 수 있다. 제2 서브 광 산란 영역(SSR2)은 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3) 사이에 배치될 수 있다. 제2 서브 광 산란 영역(SSR2)은 중심 영역 광의 경로에 배치될 수 있다. Dust particles (not shown) may be provided in the light scattering region SR. Dust particles may be substantially uniformly distributed in the light scattering region SR. The first sub light scattering area SSR1, the second sub light scattering area SSR2, and the third sub light scattering area SSR3 may be provided in the light scattering area SR. The first sub light scattering area SSR1 may be disposed adjacent to the heating part 400. The third sub light scattering area SSR3 may be disposed farther from the heating unit 400 than the first sub light scattering area SSR1. The first and third sub light scattering regions SSR1 and SSR3 may be disposed in the path of the peripheral region light. The second sub light scattering area SSR2 may be disposed between the first and third sub light scattering areas SSR1 and SSR3. The second sub light scattering area SSR2 may be disposed in the path of the center area light.

제1 내지 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR2, SSR3) 내의 먼지 입자들은 방출광(EL)을 산란광들(SL)로 변환할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 산란광들(SL)은 하나의 산란광(SL)으로 도시되었다. 제1 내지 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR2, SSR3) 내의 먼지 입자들이 방출하는 산란광들(SL)의 세기는 상기 먼지 입자들의 크기 및 상기 먼지 입자들에 도달하는 광들의 세기들에 따라 결정될 수 있다. 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3)은 주변 영역 광의 경로에 배치되므로, 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3) 내의 먼지 입자들은 상대적으로 약한 세기를 갖는 광에 노출될 수 있다. 제2 서브 광 산란 영역(SSR2)은 중심 영역 광의 경로에 배치되므로, 제2 서브 광 산란 영역(SSR2) 내의 먼지 입자들은 상대적으로 강한 세기를 갖는 광에 노출될 수 있다. 서로 동일한 크기를 갖는 제1 내지 제3 먼지 입자들(미도시)이 제1 내지 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR2, SSR3) 내의 각각 제공될 때, 제1 및 제3 먼지 입자들으로부터 방출된 산란광들(SL)은 제2 먼지 입자로부터 방출된 산란광(SL)보다 작은 세기를 가질 수 있다. Dust particles in the first to third sub light scattering regions SSR1, SSR2, and SSR3 may convert the emission light EL into scattered light SL. For convenience of description, the scattered lights SL are shown as one scattered light SL. The intensity of the scattered light SL emitted by the dust particles in the first to third sub light scattering regions SSR1, SSR2, and SSR3 depends on the size of the dust particles and the intensities of the lights reaching the dust particles. Can be determined. Since the first and third sub light scattering regions SSR1 and SSR3 are disposed in the path of the peripheral region light, the dust particles in the first and third sub light scattering regions SSR1 and SSR3 have relatively weak intensity. May be exposed. Since the second sub light scattering area SSR2 is disposed in the path of the center area light, the dust particles in the second sub light scattering area SSR2 may be exposed to light having a relatively strong intensity. When the first to third dust particles (not shown) having the same size as each other are provided in the first to third sub light scattering regions SSR1, SSR2, and SSR3, respectively, from the first and third dust particles The emitted scattered light SL may have a smaller intensity than the scattered light SL emitted from the second dust particles.

산란광들(SL)은 산란광 포커싱 렌즈(310)에 의해 집광되어, 수광부(300)에 도달할 수 있다. 수광부(300)는 산란광들(SL)을 측정하여, 산란광들의 세기들에 대한 신호들을 생성할 수 있다. The scattered lights SL may be collected by the scattered light focusing lens 310 to reach the light receiving unit 300. The light receiver 300 may measure the scattered lights SL and generate signals for the intensities of the scattered lights.

제어부(미도시)는 산란광들의 세기들과 먼지 입자들의 크기들에 대한 매칭 데이터를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어부는 산란광들의 세기들이 다를 경우, 상기 산란광들에 대응하는 먼지 입자들의 크기들이 서로 다른 것으로 판단할 수 있다. 제1 및 제3 먼지 입자들으로부터 방출된 산란광들(SL)은 제2 먼지 입자로부터 방출된 산란광(SL)보다 작은 세기를 가지므로, 제어부는 제1 및 제3 먼지 입자들이 제2 먼지 입자보다 작은 것으로 잘못 판단할 수 있다. 즉, 먼지 입자는 제2 서브 광 산란 영역에 배치될 때보다 1 및 제3 서브 광 산란 영역에 배치될 때 더 작은 것으로 측정될 수 있다. The controller (not shown) may have matching data on the intensities of the scattered light and the sizes of the dust particles. For example, when the intensities of the scattered light are different, the controller may determine that the sizes of the dust particles corresponding to the scattered light are different. Since the scattered light SLs emitted from the first and third dust particles have a smaller intensity than the scattered light SL emitted from the second dust particles, the controller controls the first and third dust particles to be smaller than the second dust particles. You may be mistaken for a small one. That is, the dust particles may be measured to be smaller when disposed in the first and third sub light scattering areas than when disposed in the second sub light scattering areas.

도 3은 도 1의 먼지 센서의 구동 태양을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.3 is a cross-sectional view for explaining a driving aspect of the dust sensor of FIG. 1. For simplicity of explanation, substantially the same content as described with reference to FIGS. 1 and 2 may not be described.

도 3을 참조하면, 방출광(EL)의 일부는 방출광 제한부(210)에 의해 차단될 수 있다. 방출광(EL)의 상기 일부는 방출광(EL)의 주변 영역 광을 포함할 수 있다. 방출광(EL)은 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3)을 지나지 않을 수 있다. 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3) 내의 먼지 입자들(미도시)은 방출광(EL)에 노출되지 않을 수 있다. 제1 및 제3 서브 광 산란 영역들(SSR1, SSR3) 내의 먼지 입자들은 산란광들을 방출하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 3, part of the emission light EL may be blocked by the emission light limiting unit 210. The portion of the emission light EL may include light in the peripheral region of the emission light EL. The emission light EL may not pass through the first and third sub light scattering areas SSR1 and SSR3. Dust particles (not shown) in the first and third sub light scattering regions SSR1 and SSR3 may not be exposed to the emission light EL. Dust particles in the first and third sub light scattering regions SSR1 and SSR3 may not emit scattered light.

방출광(EL)의 다른 일부는 방출광 제한부(210)를 통과하여, 광 산란 영역(SR)에 제공될 수 있다. 방출광(EL)의 상기 다른 일부는 방출광(EL)의 중심 영역 광을 포함할 수 있다. 방출광(EL)은 제2 서브 광 산란 영역(SSR2)을 지날 수 있다. 제2 서브 광 산란 영역(SSR2) 내의 먼지 입자들은 방출광(EL)에 노출될 수 있다. The other part of the emission light EL may pass through the emission light limiting unit 210 and be provided to the light scattering region SR. The other part of the emission light EL may include light in the center region of the emission light EL. The emission light EL may pass through the second sub light scattering area SSR2. Dust particles in the second sub light scattering area SSR2 may be exposed to the emission light EL.

중심 영역 광은 균일한 세기를 가질 수 있다. 따라서, 제2 서브 광 산란 영역(SSR2) 내의 먼지 입자들로부터 방출되는 산란광들의 세기들은 실질적으로 상기 먼지 입자들의 크기들에 따라 결정될 수 있다. 다시 말해, 제2 서브 광 산란 영역(SSR2) 내에서 서로 동일한 크기들을 갖는 먼지 입자들은 실질적으로 서로 동일한 세기들을 갖는 산란광들을 생성할 수 있다. The central region light may have a uniform intensity. Therefore, the intensities of the scattered light emitted from the dust particles in the second sub light scattering region SSR2 may be substantially determined according to the sizes of the dust particles. In other words, the dust particles having the same sizes as each other in the second sub light scattering region SSR2 may generate scattered lights having substantially the same intensities.

수광부(300)는 제2 서브 광 산란 영역(SSR2) 내의 먼지 입자들이 방출한 산란광들을 수용할 수 있다. 수광부(300)는 상기 산란광들의 세기들에 대한 신호를 생성하여, 제어부에 제공할 수 있다. The light receiver 300 may receive scattered light emitted by dust particles in the second sub light scattering area SSR2. The light receiver 300 may generate a signal for the intensities of the scattered light and provide the signal to the controller.

제어부는 신호를 수용하여, 먼지 입자들의 크기에 따른 양에 대한 데이터를 생성할 수 있다. 상기 산란광의 세기는 먼지 입자의 크기에 따라 결정되므로, 제어부는 정밀도 및 신뢰도가 높은 데이터를 생성할 수 있다.The control unit may receive the signal and generate data on the amount according to the size of the dust particles. Since the intensity of the scattered light is determined according to the size of the dust particles, the controller can generate data with high precision and reliability.

본 발명의 개념에 따른 방출광 제한부(210)는 발광부(200)로부터 방출되는 방출광(EL) 중, 균일한 세기를 갖는 부분(예를 들어, 중심 영역 광)만을 광 산란 영역(SR)에 제공하도록, 상기 방출광(EL)의 일부(예를 들어, 주변 영역 광)를 차단할 수 있다. 이에 따라, 산란광(SL)의 세기는 실질적으로 먼지 입자의 크기에 따라 결정될 수 있다. 결과적으로, 광 산란형 먼지 센서(10)의 정밀도 및 신뢰도가 개선될 수 있다.In the emission light limiting unit 210 according to the inventive concept, only the portion (eg, the center region light) having a uniform intensity among the emission light ELs emitted from the light emitting unit 200 may be a light scattering region SR. ), A portion of the emission light EL (eg, peripheral area light) may be blocked. Accordingly, the intensity of the scattered light SL may be substantially determined according to the size of the dust particles. As a result, the precision and reliability of the light scattering dust sensor 10 can be improved.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 먼지 센서의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.4 is a cross-sectional view of a dust sensor in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For simplicity of explanation, substantially the same content as described with reference to FIGS. 1 and 2 may not be described.

도 4를 참조하면, 도 2를 참조하여 설명된 것과 달리, 광 산란형 먼지 센서(20)는 산란광 제한부(320)를 포함할 수 있다. 산란광 제한부(320)는 수광부(300)와 산란광 포커싱 렌즈(310) 사이에 제공될 수 있다. 산란광 제한부(320)는 수광부(300)가 광 산란 영역(SR) 내의 요구되는 영역에서 방출된 산란광(SL)을 수용하도록, 산란광(SL)의 일부를 차단할 수 있다. 다만, 설명의 간결함을 위해, 산란광 포커싱 렌즈(310)를 통과한 산란광(SL) 중, 수광부(300)에 도달하는 산란광(SL)이 도시되었다. 상기 요구되는 영역은 도 3을 참조하여 설명된 방출광(EL)의 중심 영역 광의 경로에 배치되되, 상기 산란광 포커싱 렌즈(310)의 중심 영역과 마주할 수 있다. 예를 들어, 상기 요구되는 영역은 제2 서브 광 산란 영역(SSR2)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, unlike the description with reference to FIG. 2, the light scattering dust sensor 20 may include a scattered light limiting unit 320. The scattered light limiting unit 320 may be provided between the light receiving unit 300 and the scattered light focusing lens 310. The scattered light limiting unit 320 may block a portion of the scattered light SL so that the light receiver 300 receives the scattered light SL emitted in the required area in the light scattering area SR. However, for the sake of brevity, the scattered light SL reaching the light receiving unit 300 is shown among the scattered light SL passing through the scattered light focusing lens 310. The required area may be disposed in the path of the center area light of the emission light EL described with reference to FIG. 3, and may face the center area of the scattered light focusing lens 310. For example, the required region may include a second sub light scattering region SSR2.

산란광 제한부(320)는 홀 구조체들(322, 324, 326)을 포함할 수 있다. 예시적으로 세 개의 홀 구조체들(322, 324, 326)이 도시되었으나, 홀 구조체들(322, 324, 326)의 개수는 필요에 따라 두 개 또는 네 개 이상일 수 있다. 홀 구조체들(322, 324, 326)은 산란광 포커싱 렌즈(310)에서 수광부(300)를 향하는 방향을 따라 배열될 수 있다. 홀 구조체들(322, 324, 326)은 각각 서로 다른 크기를 갖는 홀들(322h, 324h, 326h)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(322h, 324h, 326h)의 크기들은 수광부(300)에 인접할수록 작아질 수 있다. 상기 홀들(322h, 324h, 326h)의 중심들은 상기 수광부(300)의 중심 및 상기 산란광 포커싱 렌즈(310)의 중심에 정렬될 수 있다. The scattered light limiting unit 320 may include hole structures 322, 324, and 326. Although three hole structures 322, 324, and 326 are illustrated by way of example, the number of hole structures 322, 324, and 326 may be two, four, or more, as necessary. The hole structures 322, 324, and 326 may be arranged along the direction from the scattered light focusing lens 310 toward the light receiver 300. The hole structures 322, 324, and 326 may include holes 322h, 324h, and 326h having different sizes, respectively. The sizes of the holes 322h, 324h, and 326h may be smaller as they are closer to the light receiver 300. Centers of the holes 322h, 324h, and 326h may be aligned with the center of the light receiving unit 300 and the center of the scattered light focusing lens 310.

산란광 제한부(320)에 의해 산란광(SL)의 일부가 차단될 수 있다. 이에 따라, 산란광(SL)의 다른 일부는 수광부(300)에 검출될 수 있다. 상기 산란광(SL)의 다른 일부는 도 3을 참조하여 설명된 방출광(EL)의 중심 영역 광에 노출된 먼지 입자들이 방출한 것일 수 있다. 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 방출광(EL)의 중심 영역 광은 균일한 세기를 가질 수 있다. 따라서, 상기 산란광(SL)의 다른 일부의 세기는 실질적으로 먼지 입자의 크기에 따라 결정될 수 있다. 결과적으로, 제어부는 정밀도 및 신뢰도가 높은 데이터를 생성할 수 있다.A portion of the scattered light SL may be blocked by the scattered light limiting unit 320. Accordingly, another part of the scattered light SL may be detected by the light receiver 300. The other part of the scattered light SL may be dust particles exposed to the central region light of the emission light EL described with reference to FIG. 3. As described with reference to FIG. 3, the central region light of the emission light EL may have a uniform intensity. Therefore, the intensity of the other part of the scattered light SL may be substantially determined according to the size of the dust particles. As a result, the controller can generate data with high precision and reliability.

본 발명의 개념에 따른 산란광 제한부(320)는 발광부(200)로부터 방출되는 방출광(EL) 중, 균일한 세기를 갖는 부분(예를 들어, 중심 영역 광)에 노출된 먼지 입자들에 의해 방출된 산란광들(SL)을 수광부(300)에 제공하도록, 산란광(SL)의 일부를 차단할 수 있다. 이에 따라, 수광부(300)에 도달하는 산란광(SL)의 세기는 실질적으로 먼지 입자의 크기에 따라 결정될 수 있다. 결과적으로, 광 산란형 먼지 센서(20)의 정밀도 및 신뢰도가 개선될 수 있다.Scattered light limiting unit 320 according to the concept of the present invention is to the dust particles exposed to the portion having a uniform intensity (for example, the central region light) of the emission light (EL) emitted from the light emitting unit 200 A portion of the scattered light SL may be blocked to provide the scattered light SL emitted by the light receiver 300. Accordingly, the intensity of the scattered light SL reaching the light receiving unit 300 may be substantially determined according to the size of the dust particles. As a result, the precision and reliability of the light scattering dust sensor 20 can be improved.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 먼지 센서의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 5 is a cross-sectional view of a dust sensor in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same content as described with reference to FIGS. 1 and 4 may not be described.

도 5를 참조하면, 도 1 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 달리, 광 산란형 먼지 센서(30)는 방출광 제한부(210) 및 산란광 제한부(310)를 모두 포함할 수 있다. 방출광 제한부(210)는 도 1을 참조하여 설명된 방출광 제한부(도 1의 210)와 실질적으로 동일할 수 있다. 산란광 제한부(310)는 도 4를 참조하여 설명된 산란광 제한부(310)와 실질적으로 동일할 수 있다. Referring to FIG. 5, unlike the description with reference to FIGS. 1 and 4, the light scattering dust sensor 30 may include both the emission light limiting unit 210 and the scattering light limiting unit 310. The emission light limiting portion 210 may be substantially the same as the emission light limiting portion 210 of FIG. 1 described with reference to FIG. 1. The scattered light limiting unit 310 may be substantially the same as the scattered light limiting unit 310 described with reference to FIG. 4.

본 발명의 개념에 따른 방출광 제한부(210)는 발광부(200)로부터 방출되는 방출광(미도시) 중, 균일한 세기를 갖는 부분(예를 들어, 중심 영역 광)만을 광 산란 영역(SR)에 제공하도록, 상기 방출광의 일부(예를 들어, 주변 영역 광)를 차단할 수 있다. 이에 따라, 산란광(SL)의 세기는 실질적으로 먼지 입자의 크기에 따라 결정될 수 있다. In the emission light limiting unit 210 according to the concept of the present invention, only a portion (eg, center region light) having a uniform intensity among the emission light (not shown) emitted from the light emitting unit 200 may be a light scattering region ( Part of the emitted light (eg, peripheral area light) to provide to the SR. Accordingly, the intensity of the scattered light SL may be substantially determined according to the size of the dust particles.

산란광 제한부(320)는 균일한 세기를 갖는 방출광의 일 부분에 노출된 먼지 입자들에 의해 방출된 산란광들(미도시)을 수광부(300)에 제공하도록, 산란광의 일부를 차단할 수 있다. 이에 따라, 수광부(300)에 도달하는 산란광의 세기는 실질적으로 먼지 입자의 크기에 따라 결정될 수 있다. The scattered light limiting unit 320 may block a portion of the scattered light to provide the light receiving unit 300 with scattered light (not shown) emitted by the dust particles exposed to a portion of the emission light having a uniform intensity. Accordingly, the intensity of the scattered light reaching the light receiving unit 300 may be substantially determined according to the size of the dust particles.

결과적으로, 광 산란형 먼지 센서(30)의 정밀도 및 신뢰도가 개선될 수 있다.As a result, the precision and reliability of the light scattering dust sensor 30 can be improved.

본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다. The above description of the embodiments of the technical idea of the present invention provides an example for the description of the technical idea of the present invention. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes, such as those performed by combining the above embodiments by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. This is possible.

10, 20, 30: 광 산란형 먼지 센서
100: 하우징
200: 발광부
210: 방출광 제한부
300: 수광부
310: 산란광 포커싱 렌즈
320: 산란광 제한부
400: 가열부
SR: 광 산란 영역
SSR1, SSR2, SSR3: 서브 광 산란 영역
EL: 방출광
SL: 산란광10, 20, 30: light scattering dust sensor
100: housing
200: light emitting unit
210: emission light limiting portion
300: light receiver
310: scattered light focusing lens
320: scattered light limiting unit
400: heating unit
SR: light scattering area
SSR1, SSR2, SSR3: Sub Light Scattering Area
EL: emission light
SL: scattered light

Claims (11)

광 산란 영역;
상기 광 산란 영역에 방출광을 제공하는 발광부;
상기 광 산란 영역에서 생성된 산란광을 감지하는 수광부; 및
상기 발광부와 상기 광 산란 영역 사이에 배치된 방출광 제한부를 포함하되,
상기 방출광은:
주변 영역 광; 및
상기 주변 영역 광보다 균일한 세기를 갖는 중심 영역 광을 포함하고,
상기 방출광 제한부는 상기 방출광의 일부를 차단하며,
상기 방출광의 상기 일부는 상기 주변 영역 광을 포함하는 광 산란형 먼지 센서.Light scattering region;
A light emitting part providing emission light to the light scattering area;
A light receiving unit configured to detect scattered light generated in the light scattering area; And
An emission light limiting part disposed between the light emitting part and the light scattering area,
The emitted light is:
Ambient area light; And
A central region light having a more uniform intensity than the peripheral region light,
The emission light limiting part blocks the emission light,
And said portion of said emitted light comprises said ambient region light. 제 1 항에 있어서,
상기 방출광 제한부는 슬릿 또는 어퍼쳐를 포함하는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 1,
The light scattering dust sensor includes a slit or aperture. 제 2 항에 있어서,
상기 슬릿 또는 상기 어퍼쳐는 상기 중심 영역 광의 폭 이하의 크기를 갖는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 2,
The slit or aperture is a light scattering dust sensor having a size less than the width of the central area light. 제 3 항에 있어서,
상기 발광부는 LED를 포함하는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 3, wherein
The light scattering dust sensor comprising a light emitting unit LED. 제 4 항에 있어서,
상기 중심 영역 광의 상기 폭은 LED의 하프 앵글(half angle)에 의해 결정되는 광의 폭 이하인 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 4, wherein
Wherein said width of said center region light is less than or equal to the width of light determined by a half angle of the LED. 제 1 항에 있어서,
상기 수광부와 상기 광 산란 영역 사이에 배치되는 산란광 제한부를 더 포함하되,
상기 산란광 제한부는 상기 산란광의 일부를 차단하고,
상기 수광부는 상기 산란광의 다른 일부를 감지하는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 1,
Further comprising a scattered light limiting portion disposed between the light receiving portion and the light scattering region,
The scattered light limiting unit blocks a part of the scattered light,
The light receiving unit is a light scattering dust sensor for detecting another part of the scattered light. 제 6 항에 있어서,
상기 산란광 제한부는 상기 광 산란 영역에서 상기 수광부를 향하는 방향을 따라 배열된 복수의 홀 구조체들을 포함하되,
상기 복수의 홀 구조체들은 각각 서로 다른 크기들을 갖는 복수의 홀들을 포함하는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 6,
The scattered light limiting part includes a plurality of hole structures arranged along a direction from the light scattering area toward the light receiving part,
And the plurality of hole structures each include a plurality of holes having different sizes. 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 홀들 중, 상기 수광부에 인접한 홀은 상기 산란 영역에 인접한 홀보다 작은 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 7, wherein
The light scattering dust sensor of the plurality of holes, the hole adjacent to the light receiving portion is smaller than the hole adjacent to the scattering region. 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 홀들은 세 개의 홀들인 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 8,
The plurality of holes are three holes light scattering dust sensor. 제 9 항에 있어서,
상기 산란광 제한부와 상기 광 산란 영역 사이에 제공되는 산란광 포커싱 렌즈를 더 포함하되,
상기 산란광 포커싱 렌즈는 상기 산란광을 집광하여, 상기 수광부에 제공하는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 9,
Further comprising a scattered light focusing lens provided between the scattered light limiting portion and the light scattering area,
The scattered light focusing lens focuses the scattered light and provides the light scattering dust sensor. 제 10 항에 있어서,
열을 생성하여, 먼지 입자들을 유동시키는 가열부를 더 포함하는 광 산란형 먼지 센서.The method of claim 10,
The light scattering dust sensor further comprises a heating unit for generating heat to flow the dust particles.
KR1020180067036A 2018-06-11 2018-06-11 Light-scatering type particle sensor KR20190140344A (en)

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